El potencial de membrana es la diferencia de potencial eléctrico entre el interior de una célula y el medio extracelular que la rodea. Éste puede variar entre diferentes tipos celulares, y está determinado por la concentración de sustancias con carga positiva y negativa a ambos lados de la membrana celular.
La química detrás de los potenciales de membrana
Las sustancias que determinan la existencia de los potenciales de membrana son iones como el sodio (Na+), el potasio (K+) y el cloro (Cl-), que se distribuyen a cada lado de la membrana celular de una manera determinada y controlada, en parte, por proteínas transportadoras como la bomba de Na+/K+ y canales iónicos específicos de Na+ y K+ que responden a diferentes factores como el gradiente electroquímico de cada ion y al voltaje.
En general, las neuronas, por ejemplo, presentan en su citoplasma una concentración alrededor de 35 veces mayor de K+, y alrededor 20 veces menor de Na+ que en el exterior de la célula. Además, en estado de reposo, estas células presentan una mayor permeabilidad al K+, ya que tienen canales de fuga que permiten la salida de este ion a favor de su gradiente electroquímico. Este movimiento de cargas positivas hacia afuera de la célula, junto con el hecho de que dentro de la célula abundan iones negativos que no tienen la capacidad de difundir a través de la membrana celular, da como resultado un balance de cargas con un medio intracelular más negativo y un medio extracelular más positivo.
El potencial de equilibrio de cada ion depende de su carga y de su concentración intracelular y extracelular. Para iones positivos, el potencial de equilibrio es positivo cuando la concentración extracelular es mayor. Tal es el caso del ion Na+, que presenta un potencial de equilibrio de alrededor de 55 mV. Por el contrario, cuando la concentración extracelular es menor, el potencial de equilibrio es negativo. Tal es el caso del ion K+, cuyo potencial de equilibrio ronda los -90 mV.
Potencial de membrana en células excitables y no excitables
Todas las células presentan un potencial de membrana, independientemente de que sean excitables o no. En las células no excitables, el potencial de membrana suele permanecer estable en torno a cierto valor. Los glóbulos rojos, por ejemplo, presentan una potencial de membrana de -9 mV (milivoltios), mientras que en una célula vegetal es de aproximadamente -180 mV.
Por otro lado, las células excitables pueden presentar variaciones en su potencial de membrana, que dependerán de los estímulos a los que son sometidas. Cuando estas células se encuentran en estado pasivo, su potencial de membrana se denomina ‘’potencial de reposo’’. En cambio, cuando reciben estímulos que generan cambios transitorios en su potencial de membrana, se producen respuestas de potencial que lo alejan del potencial de reposo, siendo el potencial de acción un ejemplo de esto en las células neuronales.
Las neuronas típicas presentan un potencial de membrana de reposo de alrededor de -70 mV, y ante determinados estímulos, puede variar desde 0,1 a 110 mV aproximadamente. Estas variaciones se producen en respuesta a cambios en la permeabilidad de la membrana ante los iones como el Na+ y el K+ mencionados en la sección anterior. Lo que ocurre es que, como respuesta a estímulos químicos o eléctricos, se activan canales de Na+ dependientes de voltaje que permiten la entrada masiva de iones Na+ hacia el interior celular. Esto provoca que el potencial de membrana cambie hacia valores positivos (se despolarice).
Cuando el cambio es suficientemente importante y supera cierto valor umbral, en las neuronas se produce un potencial de acción a la altura de cono axónico, lo que inicia la propagación de un impulso nervioso que se transmitirá hacia otra neurona, o bien a una célula efectora como una célula muscular o glandular.
Referencias bibliográficas
• Curtis, H. y Cols. (2022). ‘’Biología en contexto social’’. Octava edición. Buenos Aires: Médica Panamericana.• Silbernagl, S. & Despopoulos, A. (2011). ''Fisiología''. Buenos Aires: Médica Panamericana.
Autora
Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #115 de Enciclopedia Asigna, en 09/2022. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.